KR970006444B1 - 전자기 스위치 - Google Patents

Abstract

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Description

전자기 스위치

제1도는 본 발명에 따른 전자기 스위치의 한 실시예의 횡단면도.

제2도는 전기 분산장치의 전류제한 전력차단 스위치로 사용되는 본 발명에 따른 작동스위치의 또다른 실시예의 횡단면도.

제3도는 작동 소자의 변위의 함수로서 전가자 상의 스프링 시스템에 의해 발생되면 제2암에서 작용하는 힘에 대한 도시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 고정자 본체 11 : 고정자판

12 : 지지 프레임 13, 14 : 리프 스프링

본 발명을 적어도 하나의 자석시스템내에서 자장을 여기시키기 위한 여자가 권선을 갖는 자성체 고정자 본체와, 여기된 자장의 영향하에서 이동이 가능한 자유롭게 지지된 제 암과, 적어도 한쌍의 접점과, 제1암상에서 작용하는 리프 스프링 시스템을 구비하여 적어도 하나의 자석시스템이 제공된 하우징을 갖는 전자기 스위치에 관한 것이다.

이러한 형태의 전자기 스위치는 미합중국 특허명세서 제2883.488호에 공지되어 있다. 실제로, 전자기적으로 작동되는 스위치는 광범위하게 사용된다. 전기회로를 원격 개폐시키는데 응용하는 외에도, 이러한 형태의 스위치는 전기회로 보호에도 사용된다. 전형적인 응용범위는 제로 전압보호, 전후방전류보호, 자기과부하 보호 및 접지 누설보호이다. 이러한 각 응용범위에서 특정한 스위칭 기능을 수행하기 위하여, 그 중에서 다른 기계적 스프링 시스템이 사용된다.

예를 들면, 한쌍의 접점중 접점들이, 소정의 스위칭 속도와 같은 것을 발생하기 위해 접점들이 열리거나 닫히는 특정한 상태(임계치)에 부응하도록, 서로 당겨지거나(닫힘) 또는 분리되게(개방)하는 힘을 발생하기 위해 스프링 시스템이 사용된다. 리프 스프링 시스템은 그것으로 인해 소형 기계적 구성이 실시된다는 장점이 있다.

그러나 상기 미합중국 특허 명세서에 따른 스위칭 구성은 상술된 응용범위에 요구되는 스위칭 기능을 담당하기에는 불충분한 기재이다. 그러므로, 상기 공지된 형태의 스위치는 응용범위가 매우 제한되어 있다. 실제로 공지된 다른 전자기 스위치도 예를 들면 프랑스 공화국 특허명세서 제866.592호에 기술된 바와 같이 여러 스위칭 암 및 레버에서, 헬리컬 인발 또는 압축 스프링을 갖는 매우 복잡한 스프링 시스템을 갖는다.

여러 암, 레버 및 스프링은 보통한 단부가 스위치의 하우징 또는 샤시에 고정되며, 접점쌍에서 여기되는 힘이 하우징 또는 샤시의 여러점에서 작용하는데, 따라서 이것은 보통 비대칭적으로 적재된다. 특히, 전기 설비에서 쇼트회로 전류를 스위칭 오프시키기 위한 스위치의 경우에, 높은 스위칭 속도가 요구되는데, 이것은 큰 힘의 스프링이 사용되어야 함을 의미한다. 스프링을 하우징 또는 샤시에 고정시키는 것은 충분한 강도를 위해 더 무거운 구조물 및 부가적인 수단을 필요로 하며, 이것은 부품의 수와 스위치 규격이 스위칭 속도가 높아질수록 더 늘어남을 의미한다.

특별한 스위칭 기능을 수행하기 위한, 예를 들면 충분히 높은 접촉력을 발생하기 위한 스프링은, 접점 개방 속도와 같은 또다른 스위칭 기능에 역으로 영향을 미치기도 한다. 그러므로 일반적으로 스프링 감소되어야 하는 부가적인 요구사항도 있다. 이것은 하나의 스위칭 기능을 발생하기 위한 스프링 시스템의 작용이 또다른 스위칭 기능에 대한 또다른 스위칭 기능에 대한 또다른 스프링이 작용할 때 매우 급히 감소되며 어떤 경우에는 반대 방향으로 작용해야함을 의미한다. 그러한 감소 스프링 작용을 위해, 유럽특허원 EPA-127,784호에 공개된 것과 같은, 상당한 공감을 차지하는 비교적 복잡한 스프링 및 레베조립체를 구비하는 것이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 전자기 스위치에 최소의 부품을 공급하며, 적은 공간을 갖는 소형구조를 가지며, 따라서 쇼트회로보호 및 과부하 보호(지연/순간 스위칭)를 포함하여 실제로 요구된 다수의 스위칭 기능이 실시될 수 있게 하는 것이다.

이것은 본 발명에 따라서 실현되는데, 접점쌍을 작동시키기 위해 자유롭게 지지된 제고암이 제공되며, 상기 제1 및 제2암 각각에는 적어도 하나의 리프 스프링의 한 단부가 작용하며, 고정자 본체는 자성체임 이동성 자기자를 수용하는 장방형 챔버를 가지며, 상기 제1 및 제2암이 상기암들 사이의 챔버에서 이동하는 전기자의 방향으로 그 지지점에 의해 흔들리듯이 그것들은 직각으로 길이 방향으로 챔버의 양 측변으로 연장되며, 제1암의 자유단부는 상기전기자에 결합되며, 이 전기자는 제2암에서 작용하는 작동소자를 갖는다.

리프 스프링 시스템의 제1 및 제2암 사이에 전기자를 배치하는 것은 하나 또는 다른 암의흔들림 성질을 변화시켜서, 여기된 전자기력의 결과로서 상기 전기자의 운동이 넓게 지정될 수 있음을 의미한다. 이것은 스위치의 스위칭 특징이 특별한 응용에서 지정된 특정요구사항에 상당히 자유롭게 적응할 수 있음을 의미한다. 예를 들면, 제1암에서 전기자를 이동시키는 요구된 임계작용이 성취될 수 있으며, 제2암에서 제1암의 작용과 상관없이 상기 접점을 서로 접촉시키기 위해 요구된 힘이 지정될 수 있다.

본 발명에 따라 상기 스위치의 여러 이동부를 상호 배치시켜서, 후자는 설계가 간단하며 구성이 소형이며, 여러 특정목적을 위해 규격이 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 스위치가 최소의 부품을 가지므로, 조립 또는 작동중의 실재가능성은 이러한 공지된 형태의 스위치에서보다 훨씬 낮다.

본 발명에 따른 전자기 스위치의 양호한 실시예는 고정자 본체가 단면이 거의 자로 되는 방식으로 구성되며, 여기서 챔버는 한 레그로부터 다른 레그로 연장되며, 리프 스프링 시스템은 제1 및 제2암이 각각 한 레그를 따라 연장되듯이 고정자 본체에 고정되며 , 챔버 및 레그에는 통로가 구비되는데 이 통로를 통해 제1암은 전기자에 결합되며, 작동 소자는 제2암에서 작용할 수 있으며, 여자기 권선은 상기 챔버 주위에 배치된다.

모든 이동스위치 부품을 여기서 고정자 본체에 의해 지지되며 고정자 본체 자체의 고정점외에는 하우징에 대한 어떤 접속점을 필요하지 않다. 이것이 생산이라는 관점에서 매우 매력적임이 명백하다.

본 발명의 또다른 실시예는 상기 전기자가 경첩 접속수단에 의해 제1암에 고정되며 제2암에서 작용하는 작동소자가 상기전기자에 접속된 핀이며, 이것으로 상기 제2암이 이동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자기 스위치의 또다른 실시예는 리프 스프링이 하나의 리프 스프링을 갖는 지지 프레임으로 구성되며, 그것의 각단부는 프레임 개구에 배치되며 지지 프레임으로 지지된 제1 및 제2암에서 각각 작용하며 상기 프레임 개구 내 상기 암의 규격은 리프 스프링이 신장되게 정해지며, 따라서 리프 스프링의 스프링 작용 영향하에서 임계작용은, 적어도 한쌍의 접점을 한 위치로 모으는 제1암과, 접점쌍을 다른 방향으로 유지시키기 위해 얻어지는 제2암으로 얻어진다.

본 발명에 따른 스위치의 또다른 실시예는 리프스프링 시스템의 한 단부로부터 두 리프링이 지지 프레임에 의해 지지되며 상기 리프스프링점의 자유단부가 반대방향에 놓이는 방식으로 연장되는 두 리프 스프링을 갖는 지지 프레임을 포함하며, 각 자유 단부는 프레임 개구에서 배치되며 지지프레임에 위해 지지되는 제1 및 제2암에서 작용하며, 프레임개구 내 상기 암의 규격은 두 개의 스프링이 신장되게 설정되어 하나의 리프 스프링 및 그에 따라 영향을 받는 제1암의 스프링 작용으로 적어도 한쌍의 접점이 한 위치에 놓여지게 하여 임계작용이 얻어지며 다른 리프 스프링 및 그에 따라 영향을 받는 제2암의 스프링 작용으로 적어도 한쌍의 접점을 다른 위치에 놓기 위한 접촉력이 얻어지는 것을 특징으로 한다.

이 실시예는 제1 및 제2암의 작용이 각자가 분리된 리프 스프링에 의해 영향을 받으므로, 서로 무관하게 최적의 방식으로 설정될 수 있다는 장점이 있다.

리프 스프링 시스템의 암의 흔들림 특성은 서로 상대적임 지지 위치와 적어도 하나의 리프스프링의 작용위치를 선택하므로 비교적 간단히 적응되며, 이것은 물론 부분적으로 리프 스프링 자체의 스프링 특성에 의존한다. 상기 리프 스프링 시스템은 본 특허 출원과 동시에 출원된 명칭이 리프 스프링 리프 스프링 시스템이 구비된 전기 스위치인 네덜란드 왕국 특허원 제8703173호의 장치를 형성한다.

이러한 형태의 리프 스프링시스템으로, 그러한 큰 힘이 충분히 높은 스위칭 속도뿐 아니라 충분히 큰 접촉력이 실시될 수 있는 암에서 여기될 수 있으므로 본 발명에 따른 스위치는, 전기장비와 같은 것에서 쇼트회로 전류를 스위치 오프하기 위해 유리하게 사용될 수 있다. 폭발 챔버는 실제로 한쌍의 스위치 접점의 각 접점으로부터 분리는 되는 중에 발생되는 방전 아크를 끄기 위해 종종 사용된다. 적어도 한쌍의 접점이 이동 가능하며 고정된 접점을 포함하는 본 발명에 따른 스위치의 또 다른 실시예는 이러한 목적으로, 고정된 접점이 하우징내에서 수용되는 폭발챔버의 입구 개구에 고정되며, 제2암의 자유단부는 폭발 챔버의 입구 개구에서 이동이 가능한 이동성 접점을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에서 폭발 챔버의 입구는 방전아크의 원래장소에 정반대이며, 이것은 그 소화작용을 증진시킨다. 상기 소화작용의 또다른 개선점은 폭발챔버가 입구 개구로부터 외부로 넓어지며, 상기 넓은 부분은 소화 수단을 포함하는 본 발명에 따라 얻을 수 있다.

성취 가능한 높은 스위칭 속도로 인해, 스위치 오프되는 고류전압의 주기 지속시간의 일부크기 순서로, 전기에너지 분재장치의 전류제한 스위치로서 유리하게 사용될 수 있는 본 발명에 따른 스위치의 또 다른 실시예는, 스위치가 적어도 하나의 전류제한 성분을 가지며, 그 접속 단부는 적어도 한쌍의 접점의 각 접점에 접속되는 것을 특징으로 한다. 상기 자석 시스템을 매우 소형으로 구성한 결과, 이것은 적어도 하나의 전류 제한성분이 스위치의 하우징내에서 유리하게 비치될 수 있다. 이 전류제한 성분을 양호하게 저항기가 될 수 있지만 리액턴스 코일이 될 수 있거나 하나이상의 저항기 리액턴스 코일 및 캐패시터로 구성될 수 있다.

그러한 전류 제한 스위치는 항상 본 장치에서 상부에 수용된 스위치와 관련하여 실제로 사용되며 전기장의 전류가 제한되며 차단되지는 않는다는 장점을 갖는다. 쇼트회로의 경우에 그리고 과부하가 걸릴 때, 스프링 작용의 영향하에서 보통 닫히는 전류 제한 스위치 접점은 개방되어 적어도 하나의 전류제한 성분은 상기 장치에 접속된 소비자에 직결로 스위치 된다. 전류제한 성분을 적당히 규격화한다해도, 특별한 쇼트회로 또는 과부하 전류가 제한되며, 그후에 이 제한된 전류는 상기 장치에 배치된 상기 스위치 상부에 스위치 오프된다. 이 또 다른 스위치가 완전한 쇼트회로 전류를 스위치 오프 시킬 필요가 없으므로, 그 구성은 더 간단해지며, 완전한 쇼트회로 전류를 스위치 오프 해야 하는 스위치 보다 오동작이 덜하게 된다.

본 발명에 따른 스위치에 양호한 실시예에 따른 여자기 권선의 접속단부가 적어도 한쌍의 접점의 한 접점에 접속되어 다른 접점과 함께 여자기 권선의 접속단부가 스위치의 접속점을 형성하면 제한된 전류는 여자기 권선을 통해 계속 흐른다.

본 발명에 따라 구성된 스위치가 사용될 때 어느정도의 히스테리시스를 갖는 것이 필요하다. 이것은 한쌍의 접점이 한 위치에서 다른 위치로 이동하며 그 역도 성립하는 전류세기가 달라야 함을 의미한다. 예를 들면, 그것이 전류제한 스위치로서 사용될 때, 접점쌍이 어떤 전류세기 이상에서 개방되어야 하며, 제한된 전류값 이하의 전류세기에서 닫혀야 한다.

스위치가 여자기 권선대 전류의 특별한 세기에서만 작동하게 되도록, 한 위치에서 다른 위치로 접점쌍을 이동시키는 어떤 임계 작용이 성취되어야 한다. 본 발명에 따른 전자기 스위치에서, 이것은 제1암에 적어도 하나의 리프 스프링에 의해 인가된 힘을 적당히 선택하거나 자석 시스템으로 된 자기 회로를 적당히 구성하여 성취될 수 있다.

접점쌍이 이 위치로부터 이동시키기 위해 필요한 전류세기보다 낮은 전류세기로 특별한 상태로 다시 돌아가도록, 본 발명에 따른 전자기 스위치의 한 실시예는, 적어도 하나의 리프 스프링의 영향하에서 암상에서 여기된 전체힘이 전기자의 영향하에서 암상에 여기될 수 있는 힘에 항상 반대 방향으로 유도되는 방식으로 적어도 한 암의 이동을 제한하기 위해 한 수단이 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발병에 따른 전자기 스위치의 또 다른 실시예는, 이러한 목적을 위해 상기 전기자의 이동을 제한하기 위한 자성체의 제동장치가 제2암에 반대편에 배치된 단부 부근의 챔버에 배치된다는 특징이 있다. 상기 동일 목적으로, 본 발명의 또 다른 실시예는 제2암의 이동을 제한하기 의한 또 다른 제동장치가 하우징내에 배치되는 것을 특징으로 한다. 전기자의 이동이 제한됨에도 불구하고, 상기 전기자에 접속되며 또 다른 제동장치를 갖는 제1암의 이동 및 제2암의 이동은, 스위치가 활성화될 때, 말하자면, 발생된 전자기력의 영향하에서 한 위치에서 다른 위치로 접점쌍이 이동될때 스프링 시스템에 의해 암에서 여기된 힘은 자기 시스템의 전자기력에 반대되는 어떤 값을 항상 유지하는 방식으로 제한될 수 있다. 챔버에서 결합된 제동장치는 자석 시스템의 자기 작용에 영향을 미친다.

접점쌍의 한 위치에서 접점이 서로에 대해 휴지상태에 있으며, 상기 전기자와 상기 제동장치 사이에는 특정한 자기저함을 갖는 특정 규격의 공극이 있다. 상기 제동장치 방향으로 전기자를 이동시키기 위해, 여자기 권선내의 전류에 의해 발생된 전자기력은, 리프 스프링 시스템에 의해 여기된 임계력에 대해서, 이 자기 저항을 극복하기 위해 충분히 높은 값을 가져야 한다. 상기 전기자가 제동장치에 반대로 이동하여 접점쌍이 개방되면, 여자기 권선을 통한 전류는 전기 아크 발생에 의해 감소되지만, 특히 본 실시예에서는 전류제한 요소에 의해 감소된다. 전기자와 챔버내 제동장치 사이에 공극이 없으므로, 이 낮은 전류는 제동장치 반대편에 전기자를 유지시키기에 충분하다. 여자기 권선을 통산 전류가 전자기력이 전기 자상의 스프링 시스템에 의해 여기된 힘보다 작아지도록 감소되면, 상기 전기자는 제동장치로부터 벗어나는 방향으로 스프링상의 스프링 작용의 영향하에서 이동되며, 따라서 접촉쌍이 다시 접근한다. 예기된 히스테리시스 및 임계작용은 전기자 시스템에 의해 여기된 힘과 공극의 규격에 의해 결정된다.

스위칭후에 특별한 위치에 접점쌍을 유지시키기 위해, 제2암은 본 발명에 따라서 공지된 방법으로 접점쌍의 다른 위치로 예를 들면, 단순히 손으로 풀어서 이동되는듯이 잠궈질 수 있다.

본 발명은 두 개의 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.

제1도는 본 발명에 따라서 하우징(1) 및 자석시스템(2)을 갖도록 구성된 전자기 스위치에 대한 횡단면도를 도시한다.

자석시스템(2)는 한 레그(4)로부터 고정자본체(3)의 다른 레그(5)로 연장되는 원통형 챔버(6)를 구비하는 자성체의 자형고정자 본체(3)로 구성된다. 고정자 본체(3)의 두 레그(4,5)는 챔버(6)에서 통로를 갖는데 이 통로를 통해 레그(4)에서 자성체의 원통형 전기자(7)가 챔버(6) 내부 및 외부로 이동되며, 한 레그(5)에서 전기자에 접속된 핀(8)이 챔버(6) 넘어로 연장된다. 자성체로 된 제동장치(9)는 챔버(6)에 배치되는데 그 점에서 핀(8)은 챔버(6) 넘어도 연장될 수 있다. 여자기 권선(10)은 챔버(6)부근에 제공된다. 자기 시스템(2)은 고정자 본체(3)의 레그(4,5) 단부에 조립된 고정자판(11)에 의해 하우징(1)에 고정된다.

본 출원과 동시에 출원된 상술된 네덜란드 왕국 특허원 제8,703,173호의 제5도에 따라 구성된 리프 스프링 시스템은 고정자 판(11)에 고정된다. 상기 리프 스프링 시스템은 고정자 판(11)에 고정된다. 상기 리프 스프링 시스템을 두개의 리프 스프링(13,14)를 갖는 지지프레임(12)을 구비하는데, 상기 스프링은 각각 지지프레임(12)과 안내편 점에 의해 한 단부에서 지지되며, 리프 스프링(13,14)의 각 자유단부는 제1암(15)과 제2암(16)의 암부(17,18)이 암부는 프레임 개구에 비하되며 지지프레임(12)에 의해 지지됨에서 작용한다. 암부(17,18)는 주변에 적용되며 각 리프 스프링(13,14)이 인장되도록 규격되며 모양이 약간 굴곡되는 형태이다.

제1암(15)은 고정자 본체(3)의 레그(4)를 따라 고정자판(11)내의 개구를 통해 연장되는데, 그것을 통해 전기자(7)는 외부로 돌출될 수 있다. 암(15) 자유단부(19)는 전기자(7)에 자유롭게 접속되는 형태를 갖는다. 이것은, 예를 들면, 나사 접속(20)이지만, 갈래진 접속 또는 그와 같은 것이 될 수 있다. 제2암(16)은 고정자 본체(3)의 레그(5)를 따라 고정자판(11)내 개구를 통해 연장되는데, 그것을 통해 전기자에 접속된 핀(8)은 외부로 돌출될 수 있다. 암(16)에는 전기적 도전층(22)의 형태로 이동 접점(24)이 구비되는데, 이 층은 자유단부(21)상에서 연장되며 고정자 본체(3)를 마주보는 암(16)의 측면에서 단부는 고정 접점(23)을 대향한다.

여자기 권선(10)의 접속단부(25)는 단자(26)에 접속되며, 이동성 접점(24) 은 가요성 접속(27) 및 접촉암(16)과 전기적전도지지판(28)에 배치된 전기적 전도층(22)에 의해 단자(29)에 접속된다. 고정된 접점(23)은 전기적 전도지지부(30)에 장치되며, 이 지지부(30)를 통해 여자기 권선(10)의 다른 접속단부(31)에 고정된다.

암(16)의 이동이 제한되게 하는 제동장치(32)는 고정자본체(3)에서 멀리 마주보는 제2암(16)의 측면으로부터 멀리 배치된다. 제1도에 도시된 바와 같이, 제1고정 고리(33)는 암(16)에 접속되는데, 이것은 암(15)과 같이 전기도체 또는 절연물질(플라스틱)이 될 수 있으며, 상기 고정고리(34)는 접점상이 개방상태에 있을때 제2암(16)을 고정시키기 위해 제2암 고정고리(34)와 짝이 될 수 있다.

제2고정고리(34)는 하우징(1)상의 한 단부에서 회전 지지부에 고정된다. 자유단부에서 두개의 고정 고리에는 쌍 사다리꼴 고리부가 제공된다. 접점쌍(23,24)의 예시된 폐쇄위치에서 두개의 고리부는 도시된 바와 같이, 하우징(1)에 고정된 인장 스프링(35)와 제2고정고리(34)에 의해 서로 결합된다.

고정된 위치에서 고리부의 직선측면(36,37)은 서로 결합되며 상기 고정은 작동 버튼(38)을 이동시키므로써만 제거될 수 있는데, 이 버튼은 제2고정고리(34)에 접속되며 인장 스프링(35)의 스프링작용(화살표 방향)에 반대로 하우징의 외부로부터 액세스 되며, 그후에 상기 암(16)은 그위에서 작용하는 리프 스프링의 영향하에서 도시된 위치로 복귀된다.

스위치의 작용은 다음과 같다. 리프 스프링(13)과 그에 의해 영향을 받는 암(15)의 스프링 작용은 접점 점쌍(23,24)을 한(도시되지 않았으나, 개방된) 위치로 보내지 않고서 임계작용을 여기시키며, 리프 스프링(14) 및 그에 따라 영향받는 암(16)은 닫힌 위치에서 접점쌍을 결합시키기 위해 접촉력을 전달한다. 시계방향 결합은 제1암(15)상의 리프 스프링(13) 및 제2암(16)상의 리프 스프링(14)에 의해 여기된다. 이것은 단순히, 도면을 평면으로 볼 때, 암(15)의 암부(17)상의 리프 스프링(13)의 작용점(39)이 암부(17)가 지지 프레임(12)에 의해 지지되는 지지점(40)의 좌측에 놓이므로, 성취될 수 있다. 반대 상황이 제2암(16)에 적용된다. 여기서, 리프 스프링(14)에 작용점(41)은, 도면의 평면도를 볼 때, 암부(18)가 지지부 프레임(12)에 의해 지지되는 지지점(42)의 우측에 놓인다. 작용점(39,41) 및 지지점(40.42)은 각 암부(17,18)에 자형소치로서 형성된다.

도면에 도시된 위치에서 제2암(16)은 결합작용의 영향하에서 고정된 접점(23)에 반대로 그 이동성 접점(24)와 결합된다. 전기자(D)는 제1암(15)의 영향하에서 챔버(6)으로부터 부분적으로 이동된다. 특정한 자기저항을 표시하는 공극(43)을 전기자(7)와 제동장치(9)사이에 제공된다. 여자기권선(10)을 통해 전류가 증가함에 따라, 그에 따라 발생된 전자기력(14)은 증가하며, 전기자(7)는 제동장치(7)의 방향으로 이동되고자 한다. 전자기력이 전기자(7)에서 작용하는 힘이 제1암(15)에 의해 반대 방향으로 여기되는 힘보다 크게되는 값에 도달할 때, 전기자(7)는 제동장치(9)에 반대로 이동된다. 핀(8)이 제고암(16) 방향으로 이동한다 할지라도, 도면의 평면도에서 볼 때, 반 시계방향 결합은 그 위에서 여기되어 접점(23,24) 쌍은 고정고리(33,34)에 의해 개방되며 이 위치에 고정된다.

접점쌍이 개방되는 여자기 권선(10)을 통한 전류세기는 공극(43)의 규격 또는 스프링 시스템의 스프링 작용에 의해 고정될 수 있다. 스위치 고정은 실질적인 여러방향으로 수행될 수 있으며 필요하면 생략도 가능하다는 점은 말할 필요도 없다. 접점을 개방하는 대신 고정자(3)에 대향하는 제2암(16)의 측면에 고정접점(23) 및 이동접점(24)을 배치하므로 상기 스위치를 특별한 전류 세기의 영향하에서 접점을 닫는 스위치로 변환하는 것이 가능하다. 여자기 권선의 접속단부(31) 및 고정접점(23)은 분리된 단자(도시되지 않음)상에서 외부로 이동되어야 한다. 상술된 리프스프링 시스템에서 지지된 단부를 갖는 각 리프 스프링(13,14)은 지지부 프레임(12)과 통합된다. 그러나 불리되도록 지지된 리프 스프링 또는 본원과 동시에 출원된 상술된 네덜란드 왕국 특허원 제8703173호의 제5a도에 도시된 바와 같이 서로 일렬로 연장되지 않는 리프 스프링을 사용하는 것이 가능하다. 상기 지지부 프레임(12)는 고정자판(11)에 의해, 그리고 상기 판에 암(15,16)에 대한 적당한 지지점을 제공하므로 형성될 수 있다.

제1도에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 전기적으로 작동되는 스위치는 과부하 안전장치에 사용하기 위해 적당한데 여기서 스위치 오프되는 전류는 폭발 챔버가 필요치 않게되는 값을 갖는다.

제2도는 본 발명에 따라 전자기적으로 작동된 전류제한 스위치의 또다른 실시예의 횡단면을 도시하는 것으로, 본원과 동시에 출원된 네덜란드 왕국 특허원 제8,703,173호의 제6도에 따라 단지 하나의 리프 스프링만을 갖는 스프링 시스템을 사용한다.

제1도에 도시된 부분의 기능과 유사한 기능을 갖는 제2도의 부품을 동일 참조번호로 표시된다.

상기 리프 스프링 시스템은 지지부 프레임(44)와 단일 리프 스프링(45)를 포함한다. 제1암(15)과 제2암(16)은 리프 스프링(45)의 단부와 지지부 프레임(44)의 반대 에지 사이에 배치된다. 제1암(15)과 제2암(16)의 암부(17,18)(프레임 개구 내에서 지지된)의 규격은 리프 스프링(45)이 인장되며 따라서 조립상태에서 약간 굴곡되게 된다. 프레임 개구 내에서 지지된 암부(18,18)는 주변에 적응되며 상당히 사각형이 되는 형태를 갖는다.

접점상(23,24)은 폭발 챔버(47)의 입구 개구 내에 있으며, 이것은 입구 개구로부터 대칭으로 넓어지는 형태를 갖는다. 상기 폭발챔버(47)는 벽(46)과 하우징(1)으로 형성되는 공간내에 배치되며 접점쌍(23,24)사이에 방전 아크를 끄기 위해 공지된 수단이 제공된다. 상기 폭발 챔버(47)는 방전 아크의 원래장소에 정반대에 배치되며, 따라서 입구 개구(46)를 좁게하여 방전 아크를 끄기 위한 효율적인 작용이 얻어진다. 폭발 챔버(47)의 반응벽은, 암(16)의 이동을 제한하는 제동장치(50)로, 접점쌍(23,24)에서 제공될 수 있다.

나선형으로 감긴 저항기 및 공간(52)에 배치된 저항기(53)로 구성되는 한 접촉단부(51)는 폭발챔버의 전기적 전도벽(49)을 통해 고정된 접점(23)에 접속된다. 저항기(53)의 다른 접속단부(54)는 가요성, 전기 전도접속(55)에 의해 단부에서 이동성 접촉(24)이 형성되는 전기적 전도암(16)에 접속된다. 여자기 권선(10)의 접속단부(21)는 점선으로 도시된 바와 같이, 폭발 챔버의 연속 벽(49)을 통해 고정된 접점(23)에 전기적으로 접속된다. 점선으로 표시된 바와 같이 전기전도 방식으로 저항기(53)의 접속단부(54)에 접속되며 가요성 접속(55)을 통해 점선으로 도시된 바와 같이 이동성 접점(24)에 접속되는 접속단부(58)와 함께 여자기 권선(10)의 다른 접속단부(57)는 전류제한 스위치의 접속점을 형성하는데 이것은 제1도에 따라, 단자상에 제공될 수 있다.

상술된 바와 같이, 전류제한 저항기(53) 대신에 리액턴스코일 또는 하우징내의 저항기, 리액턴스 코일 및 캐패시터의 결합을 사용하는 것이 가능하다.

접점을 분리하는 중에 발생하는 방전 아크는 폭발챔버(47)에 의해 효율적인 방식으로 꺼진다. 접점쌍(23,24)이 개방될 때, 제한저항기(53)는 전류회로에 있으며, 따라서 스위치회로를 통한 전류의 흐름은 선정된 값으로 감소된다. 상기 스프링 시스템은 그 시간에 이 제한된 전류가 스위치 회로를 통해 흐르는 방식으로 규격화되어 그처럼 발생된 전자기력이 제동장치(9)에 대해 전기자(70)를 결합하기에 충분히 강하다. 이 상황에서 공극(43)이 제로로 감소되므로 양호한 상태로 이동시키는데 필요한 자기력보다 더 작은 자기력이 부착된 전기자(7)를 결합시키는데 유용한다. 제2암(16)의 이동은, 제동장치(50)에 의해 리프 스프링(45)이 그 전달점을 통해 진행되며, 도면의 평면도로 보아 상기암(16)상에서 시계방향의 결합을 계속해서 여기시키는 방식으로 제한될 수 있다. 리프 스프링에 대한 작용점(39,41) 및 암부(17,18)의 지지점(40,42)은 제1도에 도시된 바와 같이 유사한 방식으로 서로 상대적으로 배치된다.

제3도는 상기 전기자(7)에 접속된 핀(8)의 범위에 대한 함수로서 전기자(7)상의 리프 스프링 시스템에 의해 여기된 힘을 그래프로 도시한다. 핀(8)에 의해 이동된 통로x는 수평축을 따라 구획되며, 상술된 힘F는 수직축을 따라 구획된다. 이것이 순수하게 여시하기 위한 그래프이므로, 유니트나 수값은 x 및 F로 표시되지 않는다.

제1도 및 제2도에 도시된 핀(8)의 위치는 제3도의 점x에 대응한다. 전류가 여자기 권선을 통해 흐르지 않는다고 가정하면, 제1암(15)의 방향으로 전기자 상에서 작용하는 힘F의 값F₁은 리프 스프링 시스템에 의해 여기된 임계력에 대응한다. 여자기 권선에서 흐르는 전류의 영향하에서 전자기력이 제고암(16)의 방향으로 이동시키기 위해 전기자(7)상에서 여기될 때, 전기자는 값F₁이 그처럼 초과될 때 제2암(16)의 방향으로 이동된다. 리프스프링 시스템이 감소 작용의 결과, 핀(8)이 점 x까기 이동될때 전기자(7)상에 여기된 힘은 감소되며, 핀(8)은 제고암(16)과 만나게 된다. 값F₂로 떨어진, 전기자(7)상에서 여기된 리프 스프링 시스템의 힘은 값F₂에 이를때까지 제고암(16)을 통해 그위에서 작용하는 힘의 영향하에서 갑자기 증가한다. X₀-X₁영역에서 핀의 이동은 프리스트로크로 불리운다. 이 영역에서 힘 F의 감소는=직선부(60)를 표시한다 해도, 제1암(15)상에서 여기된 리프 스프링 시스템의 스프링 작용에 따라 곡선부가 될 수도 있다.

전자기력의 영향하에서 전기자(7)가 제동장치(9) 방향으로 이동되면, 두개의 암(15,16)에 의해 전기자 상에서 여기된 힘 F는 제3도에 도시된 라인부(61)에 따라, 리프 스프링시스템의 감소작용의 결과로서 값F₃로 감소된다. 라인부(61)로 표시된 힘 F 내(선형)감소 과정은 리프 스프링의 특성 및 작용위치 및 각 암부(17,18)의 지지점에 의해 결정되며 비선형 특성을 발생할 수 있다. 리프 스프링 시스템의 감소작용은 제1암(15) 및 제2암(16)의 이동을 통해 부합 지지점(40,42)에 대한 각 작용암(39,41)의 보통위치가 변하며, 따라서 리프 스프링 시스템의 전류전결합암이 변한다는 사실로 인해 발생된다. 암의 변화를 통해서 암(15) 및 암(16)상에 여기된 결합은 변하며, 이것은 리프 스프링 시스템의 최종 감소 스프링을 전달한다.

점X₂에서 전기자(7)는 챔버(6)에서 제동장치에 반대로 주행하며, 제1암에 의해 여가된 힘의 영향은 갑자기 제거된다. 그래프의 바악 반평면에서 연장되는 파선(62)로 도시된 바와 같이 X₁과 X₂사이의 영역에서 변화된 방향을 갖는, 전기자(7)상의 상기 제1암(15)에 의해 여기된 힘으로 인해, 점 X2의 전기자 상에서 작용하는 힘F가 값F₃로 갑자기 증가한다.

점X₂로부터 제2암(16)은, 그 운동 에너지의 결과로서, 점X₃를 통해 흔들린다. 그래프에서 이것은 핀(8)의 수직변위로 도시될 수 있다. 점X₃은 하우징 내에 비치된 또다른 제동장치(32), (제1도) 또는 (50)(제2도)에 의해서 그리고 제2암(16)이동의 또다른 적당한 제한에 의해 결정된다. 라인부(63)에 의해 표시된 힘F의 감소는 제2암(16)상에서 여기된 감소 스프링 작용에 의해 결정되며 선형 곡선 대신에 비선형 곡선을 발생한다. 점X₃에서 힘F₄가 제고암(16)상에서 핀(8)의 방향으로 작용하므로 상기 암(16)은 핀(8)폭으로 이동하며 단부에서 점X₂내 핀(8)에 대해 휴지를 유지하며, 따라서 접점쌍(23,24)이 개방된다.

수위칭 회로 내 전류가, 제2암(16)상의 리프 스프링에 의해 여기된 힘이 전기자(7)에 접속된 핀(8)으로부터 작용하는 힘보다 커지는 방식으로 떨어지면, 접점쌍(23,24)은 다시 닫히며 제1 또는 2도에 도시된 위치로 다시 돌아가게 된다.

이 자기 복귀위치가 의도되지 않으면, 리프 스프링 시스템을 힘F가 영역 X₂-X₃에서, 부의 힘이 되게 규격화되어야 하며, 따라서 그래프의 바닥 반 평면에서 규격화되며, 이것을 제1도 및 고도에서 리프 시스템이 제2암(16)상의 우측 쌍을 여기시켜, 상기 암(16)은 제동장치(32 또는 50)에 대해 휴지상태로 머물게 된다.

서론에서 언급된 스위치의 히스테리시스 작용은 챔버(6)의 길이 방향으로 공극(43)의 길이, 각 암부(17,18)의 작용점(39,41)의 위치설정 및 리프 스프링(45)의 특성에 의해 결정된다. 지지부 프레임(44)의 평면에 대한 작용점(39,41)의 이동은 여러 스프링 작용을 유도한다. 요구된 결합 방향을 유지하기 위해서, 각 지지점(40,41)에 대해 리프 스프링(45)이 항상 인장되며 제2도에 도시된 바와 같이 고정자 본체(3)로부터 외부 방향으로 굴곡되듯이 변위되는 것이 필요하다, 공극(43)의 규격은 전기자(7)의 길이 및 챔버(6)의 길이 방향으로 측정된 제동장치(9)의 길이에 의해 결정된다.

규정전압 220V인 전기장치에서 스위치가 사용되며, 전류제한 스위치의 접점쌍(23,24)이 쇼트 회로로 인해 개방된후 제로인 쇼트회로 저항을 갖는 완전한 쇼트회로가 발생할 때, 전류발생 및 어떤 방전 아크는 꺼지며, 여자기 권선(10) 및 그 뒤에 있는 회로의 오음저항외에도 약 220V의 제한된 전류가 스위치 회로를 통해 흐른다. 전류제한 스위치의 자석 시스템(2)은 전기자(7)가 이 전류 제한 회로에 의해 부착되게 즉, 접점쌍(23,24)이 개방 유지되는 방식으로 규격화되어야 한다. 쇼트회로가 예를 들어 상기 장치에 수용된 또 다른 스위치에 의해서 스위치 오프될 때에만, 접점상(23,24)은 다시 닫힌다. 저항기(53)가, 쇼트회로 상황이 우위인 동안에 발생된 전격을 획득할 수 있어야 하는 방식으로 규격화되어야 한다. 저항기(53)가 배치되는 공간(52)는 이러한 목적으로 적당한 환기구(도시되지 않음)가 재동된다.

전류제한 스위치의 자기 설정작용을 유지하기 위해 즉 접접쌍(23,24)의 개방 완안을 제거한 후에 선정된 상태로 복귀시키기 위해서, 이 경우에 닫힌 접점쌍(23,24)으로, 고정접점(23)으로 폭발 챔버(49)의 입구 개구의(46)의 규격을 결정하는 제동장치(50)보다 적당한 제동수단이 사용될 수 있는데, 예를 들면, 하우징 내에서 형성된 보스나 그와 같은 것(도시되지 않음)이 있다.

제2도에 도시된 본 발명에 따른 전자기 스위치의 실시예는 단일 리프 스프링을 갖는 리프 스프링 시스템으로 인해, 교류전류의 한주기부 내에서 비교적 높은 쇼트회로를 스위칭 오프 시키기에 매우 적당한다. 이유는 분리가 가능한 지지 리프 스프링(45)으로 인해, 본 원과 동시에 출원된 상술된 네델란드 왕국 특허원제8,703,173호에 설명된 바와 같이 높은 접점개구 속도 및 접촉력을 여기할 수 있다. 본 발명에 따라 전자기 스위치의 예시된 실시예에서 여자기 권선(10)의 접속단부가 접점쌍(23,24)의 접점에 고정된다 해도, 본 발명에 따른 스위치는, 이러한 점에 제한되지는 않는다. 접점(23,24)와 같이 여자기 권선의 접속단부는 모두 제1도의 단자(26,29)와 같이 한 단자상의 외부에서 취해질 수 있다. 고정자 본체(3), 폭발 챔버(47) 및 전류제한 저항기(53)는 제2도에 도시된 실시예와는 달리 설계될 수 있다.

본 발명에 따라 전기적으로 작동되는 스위치는 도시되며 설명된 실시예에 제한되지 않지만 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않는한 숙련자에 의해서 여러 수정 및 확장이 가능함을 알 수 있다.

Claims (18)

1. 적어도 하나의 자석 시스템이 제공된 하우징을 포함하는 전자기 스위치에 있어서, 상기 자석 시스템은 자성체의 고정자 본체와; 제1 및 제2의 단부를 갖고 상기 고정자 본체에 의해 지지되는 장방형 챔버와; 상기 챔버내에 이동가능하게 제공된 플런저형 자성체 전기자와; 고정자 본체와 상기 자석 시스템 작동용 전기자에 자기장을 여기하기 위한 여자기 권선과; 제1 및 제2의 상기 챔버상에 배치되어 피봇 가능하게 지지되며 챔버의 길이방향에 직각으로 각각 연장되어 챔버의 대응 단부에서 단부 방향으로 지지점에 대해 각각 흔들릴 수 있는 제1 및 제2의 암을 구비하고, 상기 제1의 암은 전기자에 기계적으로 결합되며; 제2의 암과 동작적으로 연관된 한쌍의 접점과; 제2의 암을 작동시켜 상기 한쌍의 접점상에 동작하도록 전기자에 결합되는 작동 소자와; 상기 고정자 본체에 고정되어 제1 및 제2의 암에 작용하는 적어도 하나의 리프 스프링시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정자 본체는 U자형 단면을 구비하여 이 본체의 레그 사이에서 챔버가 한 레그에서 다른 레그로 연장되고, 상기 여자기 권선은 챔버 주위에 배치되며, 상기 제1 및 제2의 챔버 단부 및 상기 레그는 통로를 구비하여 이 통로를 각각 제1의 암이 전기자에 결합되고 작동 소자는 제2의 암에서 작동하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 상기 암의 이동을 제한하여 전기자의 의해 적어도 하나의 리프 스프링을 영향하에서 암에 작용된 전체힘이 상기 암에 작용된 힘에 항상 반대 방향으로 향해지도록 하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
4. 제3항에 있어서, 상기 전기자의 이동을 제한하기 위한 자성체로 된 제동장치가 제2암의 반대편에 배치된 단부 근방의 챔버에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
5. 제4항에 있어서, 제2암의 이동을 제한하기 위한 또다른 제동 장치가 하우징내에 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
6. 제1항에 있어서, 상기 전기자는 경첩 접속 수단에 의해 제1암에 고정되며 제2암상에서 작용하는 작동소자는 상기 전기자에 접속된 핀이며, 그것에 의해 제2암이 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 리프 스프링 시스템은 지지 프레임으로 구성되고, 이 지지 프레임은 프레임 개구와 제1 및 제2의 단부를 갖는 하나의 리프 스프링을 구비하며, 제1 및 제2의 담은 프레임 개구에 대향 배치되어 프레임 개구의 경계 에지부에서 지지 프레임에 의해 지지되고, 상기 하나의 스프링은 자신의 제1 및 제2의 단부에 의해 제1 및 제2의 암에 각각 작용하며, 프레임 개구내 리프 스프링과 상기 암의 규격은 리프 스프링이 신장되게 정해지며, 이로써 리프 스프링 작용하에서 임계 작용은 적어도 한쌍의 접점이 제1의 위치에서 제2의 위치로 전환됨으로써 제1의 암에 의해 획득되고, 제2의 암에 의해 접촉력이 획득되어 제2의 위치에 접점쌍을 유지시키는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
8. 제7항에 있어서, 제1의 암에 작용하는 제1의 단부의 작용점과 제2의 암에 작용하는 리프 스프링의 제2의 단부의 작용점을 지지 프레임에 횡방향으로 및 또다른 방향으로 지지 프레임에 의해 상기 제1 및 제2의암의 각 지지점에 상대적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
9. 제1항에 있어서, 적어도 리프 스프링 시스템은 하나 이상의 프레임 개구와 두개의 리프 스프링을 포함하고, 각각의 상기 리프 스프링은 제1 및 제2의 단부를 가지며, 제1 및 제2의 암은 적어도 하나의 프레임 개구의 경계 예지부에서 지지 프레임에 의해 대향 배치되어 지지되고, 상기 리프 스프링은 자체 제1의 단부에서 지지 프레임에 의해 지지되고, 상기 리프 스프링의 제2의 단부는 제1 및 제2의 암에 각각 작용하도록 대향방향을 향하며, 프레임 개구의 리프 스프링과 상기 암의 규격은 리프 스프링이 신장되도록 결정되어 제1의 암에 작용하는 한 리프 스프링의 스프링 동작의 영향하에서 적어도 한쌍의 접점을 제1의 위치에서 제2의 위치로 전환함으로써 임계 작용이 획득되고, 제2의 암에 작용하는 다른 리프 스프링의 스프링 동작의 영향하에서 적어도 한쌍의 접점이 제2의 위치에 유지되도록 접촉력이 획득되는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
10. 제7항 또는 제9항 있어서, 접점쌍은 제1의 위치에서 개방되며 제2의 위치에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
11. 제1항에 있어서, 적어도 한쌍의 접점은 이동가능하게 고정된 접점을 구비하고, 고정된 접점은 하우징내에 수용된 폭발 챔버의 입구 개구에 배치되며, 제2의 암의 자유단부는 상기 폭발 챔버의 입구 개구에 이동 가능하게 배치된 이동 가능 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
12. 제11항에 있어서, 상기 폭발 챔버는 입구 개구로부터 넓어지도록 형성되며 상기 넓은 부분은 소화 수단을 내장하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
13. 제1항에 있어서, 상기 여자기 권선은 한 접속 단부에서 상기 적어도 한쌍의 접점중 한접점에 접속되고, 상기 여자기 권선의 또다른 접속 단부와 상기 접점쌍중 또다른 접점은 상기 스위치의 전기 접속점을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
14. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 상기 적어도 한쌍의 접점에 각각 접속된 접속 단부를 갖는 적어도 하나의 전류 제한소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
15. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전류 제한 소자는 리액턴스 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
16. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전류 제한 소자는 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
17. 제16항에 있어서, 상기 저항기는 사선형으로 감긴 저항기 도선을 포함하여 상기 스위치의 하우징내에 형성된 장방형 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.
18. 제1항에 있어서, 상기 제2의 암에는 접점쌍을 특정 위치에 유지하게 하는 작동 가능 고정 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 전자기 스위치.

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